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王蘭
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：在當(dāng)前的社會(huì)之中，電力資源是最重要的能源資源之一，人們對(duì)于電力資源的依賴程度也逐漸升高，到目前為止，任何人的生活與工作都不能離開電力資源，這就導(dǎo)致電力系統(tǒng)的普及型大大提高。電力系統(tǒng)具有著很高的利用率和普及率，因此一個(gè)穩(wěn)定的電力系統(tǒng)對(duì)于提高人們的生活質(zhì)量以及工作效率就十分有必要，在某些電力負(fù)荷比較大的地區(qū)，就會(huì)產(chǎn)生高壓開關(guān)柜的溫度上生產(chǎn)從而導(dǎo)致開關(guān)柜封閉性下降的情況，影響到了電力設(shè)備的運(yùn)行，進(jìn)而降低了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。在當(dāng)前的高壓開關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)之中，通常會(huì)采用電觸頭的傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)，但是這種方法收到電觸頭的影響，其監(jiān)測(cè)的精準(zhǔn)程度降低，并且嚴(yán)重依賴于紅外線溫度傳感器，從而導(dǎo)致這種監(jiān)測(cè)方法的造價(jià)與成本較高，不能夠大范圍的進(jìn)行應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：高壓開關(guān)柜；在線監(jiān)測(cè)；無線測(cè)溫
0引言
在電力系統(tǒng)之中，包括了多個(gè)組成部分和組成設(shè)備，其中任何一個(gè)部分和設(shè)備都必須要保持穩(wěn)定的工作狀態(tài)，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電力系統(tǒng)陷入癱瘓，而在這之中，高壓開關(guān)柜設(shè)備就是非常重要的電力設(shè)備之一，其主要作用在于控制與保護(hù)電力系統(tǒng)的運(yùn)行。當(dāng)前絕大多數(shù)的高壓開關(guān)設(shè)備都會(huì)采用封閉式的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)不僅會(huì)導(dǎo)致熱量大量堆積，并且會(huì)給監(jiān)測(cè)與維修帶來一定的障礙。當(dāng)不能夠及時(shí)將高壓開關(guān)柜之中的溫度控制到合理范圍時(shí)，就有可能導(dǎo)致過高的溫度引發(fā)火災(zāi)，最終給電力系統(tǒng)造成難以彌補(bǔ)的損失。由此可見，一套科學(xué)并且合理的高壓開關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠有效的提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，從而確保電力系統(tǒng)高效運(yùn)行。
當(dāng)前對(duì)高壓開關(guān)柜進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)，主要包括以下幾種方法，比如CCD攝像頭監(jiān)測(cè)法，示溫蠟片監(jiān)測(cè)法以及紅外監(jiān)測(cè)法等，這些方法盡管都能夠?qū)囟冗M(jìn)行監(jiān)測(cè)，但是都存在嚴(yán)重的缺點(diǎn)，那就是不能夠運(yùn)行環(huán)境以及負(fù)荷等其他情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，單一的監(jiān)測(cè)指標(biāo)局限了監(jiān)測(cè)效果。對(duì)此，設(shè)計(jì)一個(gè)能夠全面監(jiān)測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就顯得十分有必要，本文中所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，目的就是為了應(yīng)對(duì)傳統(tǒng)高壓開關(guān)柜監(jiān)測(cè)方法之中的問題以及不足，從而達(dá)到更加全面的監(jiān)測(cè)效果，并且還要保證監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)潔，操作便利，并且也具有較為可靠的性能，降低各種電力系統(tǒng)事故，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
1高壓開關(guān)柜概述
高壓開關(guān)柜是電力系統(tǒng)運(yùn)行之中的重要電氣設(shè)備之一，主要是以斷路器為主要的組成設(shè)備，是生產(chǎn)廠家根據(jù)不同的電氣系統(tǒng)接線圖需要，從而將電力系統(tǒng)之中有關(guān)的高低壓電器以及線路和導(dǎo)體等，全部封裝在一個(gè)金屬柜體之中，從而作為電力系統(tǒng)分配電能的裝置。
在進(jìn)行高壓開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須要具有“五防"，即一誤分，二防短路、三防帶負(fù)荷分，四防隔離，五防帶電掛接地線并且防誤入帶電間隔。
當(dāng)前絕大多數(shù)的高壓開關(guān)柜按照斷路器的安裝方式可以分為移開式以及固定式兩類，其中移開式的高壓開關(guān)柜主要是應(yīng)用在手車之上，這是由于手車柜具有著比較好的互換性，從而能夠保證電力輸送的穩(wěn)定性。而固定式的高壓開關(guān)柜，因?yàn)殡姎庠O(shè)備都是固定式安裝的，因此不具有移動(dòng)性，所以具有著更加經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)不同的高壓開關(guān)柜內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以分為金屬封閉式開關(guān)柜、金屬間隔式開關(guān)柜以及金屬封閉箱式和敞開式開關(guān)柜三大類，不同結(jié)構(gòu)的高壓開關(guān)柜，其內(nèi)部的構(gòu)成以及優(yōu)缺點(diǎn)都有所不同，金屬封閉式開關(guān)柜主要由斷路器、母線等部分組成，因?yàn)檫@些組成都安裝在金屬封閉的隔室之中，因此被稱為金屬封閉式開關(guān)柜。而金屬間隔式和封閉式之間，有較大的相同點(diǎn)，其所組成的金屬原件同樣安裝在隔間之中，但是因?yàn)榘惭b有防護(hù)作用的非金屬隔板，從而能夠起到更好的保護(hù)作用。金屬封閉式的開關(guān)柜外部是金屬材質(zhì)的保護(hù)外殼，而敞開式開關(guān)柜則是將部分設(shè)備敞開在外，從而導(dǎo)致封閉性較低。
2系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求
2.1體積要求
針對(duì)于絕大多數(shù)高壓開關(guān)柜而言，其內(nèi)部空間都非常小，很難將大體積的監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝入其中，因此在設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)，必須要盡可能的降低監(jiān)測(cè)設(shè)備的體積，從而才能夠保證高壓開關(guān)柜內(nèi)部空間足夠。
2.2絕緣性能要
高壓開關(guān)柜中存在大電流和高電壓，如果不能夠做好絕緣以及安全防護(hù)的話，很容易導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部短路或者誤觸事故發(fā)生，因此必須要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)設(shè)備的絕緣性能，杜絕發(fā)生事故的可能。
2.3穩(wěn)定性要求
溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是對(duì)高壓開關(guān)柜內(nèi)部溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這種監(jiān)測(cè)不僅僅要求實(shí)時(shí)進(jìn)行，并且還要求所監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)要精準(zhǔn)，因此在設(shè)計(jì)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)，必須要保證監(jiān)測(cè)設(shè)備具有足夠的穩(wěn)定性，從而才能夠確保監(jiān)測(cè)結(jié)果的科學(xué)、有效。除此之外，監(jiān)測(cè)設(shè)備因?yàn)榫哂兄^高的精準(zhǔn)度要求，因此必須要定期進(jìn)行檢查和維護(hù)，在設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)設(shè)備時(shí)，還應(yīng)當(dāng)盡量便于維護(hù)，從而降低維護(hù)人員的工作和操作難度，提高設(shè)備的易用性。
3系統(tǒng)總體方案
高壓開關(guān)柜的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，由溫度的采集設(shè)備、數(shù)據(jù)計(jì)算設(shè)備以及監(jiān)測(cè)控制器三部分組成，這三部分各司其 職，都發(fā)揮著十分重要的作用。
溫度采集設(shè)備，即是對(duì)高壓開關(guān)柜之中的空氣溫度進(jìn)行采集，其中包括了溫度傳感器、微型控制器以及信息傳輸 器等多個(gè)部分。一般情況下，溫度采集設(shè)備都安裝在高壓開關(guān)柜的斷路器之上，負(fù)責(zé)對(duì)斷路器的觸頭溫度進(jìn)行檢測(cè)， 并且通過數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)控制器之上，完成溫度采集工作。
數(shù)據(jù)計(jì)算設(shè)備，其中包括有處理器、顯示器以及警告器等多個(gè)組成部分，絕大多數(shù)的數(shù)據(jù)計(jì)算設(shè)備都安裝在高壓開關(guān)柜的柜門之上，來對(duì)所獲取的溫度進(jìn)行計(jì)算，在數(shù)據(jù)經(jīng)過計(jì)算之后，將所得處理結(jié)果顯示在顯示器上，以便于工作人員獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。
監(jiān)測(cè)控制器之中備有溫度監(jiān)測(cè)分析統(tǒng)計(jì)軟件，它能夠?qū)囟炔杉O(shè)備所獲取的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)以及計(jì)算，并且將所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，當(dāng)溫度超過了系統(tǒng)所設(shè)定的溫度上限的時(shí)候，將會(huì)及時(shí)發(fā)出警告，從而告知工作人員溫度已經(jīng)超過標(biāo)準(zhǔn)。
針對(duì)于溫度監(jiān)控分析統(tǒng)計(jì)軟件而言，其中包括了四個(gè)組成部分，分別是智能分析系統(tǒng)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)系統(tǒng)、UI界面以及數(shù)據(jù)傳輸。
智能分析系統(tǒng)是整個(gè)溫度監(jiān)控分析統(tǒng)計(jì)軟件的核心所在，它利用內(nèi)部的計(jì)算和分析核心，來負(fù)責(zé)指揮整個(gè)軟件的運(yùn)行，其中主要求實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、警告信息管理等數(shù)個(gè)部分組成。智能分析系統(tǒng)能夠?qū)⒈O(jiān)測(cè)系統(tǒng)所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析，并且對(duì)高壓開關(guān)柜設(shè)備的內(nèi)部情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，通過改變警告閾值的方式來實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)控高壓開關(guān)柜的溫度。
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)系統(tǒng)，能夠?yàn)榉治鼋y(tǒng)計(jì)軟件提供一個(gè)快速并且科學(xué)的數(shù)據(jù)訪問渠道，它利用了共享存儲(chǔ)的技術(shù)，在軟件之中的每一個(gè)模塊都能夠通過標(biāo)準(zhǔn)接口來提取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，從而保證每一個(gè)模塊都能夠發(fā)揮出最大的作用，對(duì)高壓開關(guān)柜中的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格的控制。
UI界面，顧名思義，是為了實(shí)現(xiàn)軟件與用戶之間的交互以及信息交流，它能夠?qū)④浖@取的數(shù)據(jù)以及情況準(zhǔn)確并且形象的反饋給用戶，從而實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的作用。在UI界面之中，往往會(huì)采用圖形化的界面，以此來提高便用程度，降低用戶的操作難度和學(xué)習(xí)難度。用戶可以快速并且便捷的利用UI界面，來查詢高壓開關(guān)柜之中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，比如實(shí)時(shí)溫度、統(tǒng)計(jì)圖表以及分析結(jié)果等等。
數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，能夠?qū)⑵渌K所采集的數(shù)據(jù)以及分析結(jié)果進(jìn)行傳輸以及上報(bào)，并且能夠?qū)囟缺O(jiān)測(cè)分析統(tǒng)計(jì)軟件所得數(shù)據(jù)傳輸給儲(chǔ)存系統(tǒng)，從而更好的保存數(shù)據(jù)，便于后期的調(diào)用。
4安科瑞無線測(cè)溫系統(tǒng)
4.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
Acrel-2000T無線測(cè)溫監(jiān)控系統(tǒng)通過RS485總線或以太網(wǎng)與間隔層的設(shè)備直接進(jìn)行通訊，系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規(guī)約，安全性、可靠性和開放性都得到了極大地提高。該系統(tǒng)具有遙信、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)、遙設(shè)、事件報(bào)警、曲線、棒圖、報(bào)表和用戶管理功能，可以監(jiān)控?zé)o線測(cè)溫系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)快速報(bào)警響應(yīng)，預(yù)防嚴(yán)重故障發(fā)生。
溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
4.2系統(tǒng)功能
測(cè)溫系統(tǒng)主機(jī)Acrel-2000T安裝于值班監(jiān)控室，可以遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)所有開關(guān)設(shè)備運(yùn)行溫度狀態(tài)。系統(tǒng)具有以下主要功能：
溫度顯示：顯示配電系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的實(shí)時(shí)值，也可實(shí)現(xiàn)電腦WEB/手機(jī)APP遠(yuǎn)程查看數(shù)據(jù)。
溫度曲線：查看每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的溫度趨勢(shì)曲線。
運(yùn)行報(bào)表：查詢及打印各測(cè)溫點(diǎn)規(guī)定時(shí)間的溫度數(shù)據(jù)。
實(shí)時(shí)告警：系統(tǒng)能夠?qū)Ω鳒y(cè)溫點(diǎn)異常溫度發(fā)出告警。系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)語音報(bào)警功能，能夠?qū)λ惺录l(fā)出語音告警，告警方式有彈窗、語音告警等，還可以短信/APP推送告警消息，及時(shí)提醒值班人員。
歷史事件查詢：能夠溫度越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析等。
4.3系統(tǒng)硬件配置
溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由設(shè)備層的溫度傳感器和溫度采集/顯示單元，通訊層的邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)以及站控層的測(cè)溫系統(tǒng)主機(jī)組成，實(shí)現(xiàn)變配電系統(tǒng)關(guān)鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測(cè)。
名稱 | 外形 | 型號(hào) | 參數(shù)說明 |
系統(tǒng)組態(tài)軟件 |
| Acrel-2000/T | 硬件：內(nèi)存4G，硬盤500G，以太網(wǎng)口。 顯示器：21寸，分辨率1280*1024。 操作系統(tǒng)：Windows764位簡(jiǎn)體中文旗艦版。 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)：MicrosoftSQLServer2008R2。 通訊協(xié)議：IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、ModbusRTU、ModbusTCP等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)約 |
智能通信管理機(jī) |
| Anet-2E4SM | 通用網(wǎng)關(guān)，2路網(wǎng)口，4路RS485，可選配1路LORA，帶電告警功能，支持485，4G從模塊擴(kuò)展。 |
無線測(cè)溫集中采集設(shè)備 |
| Acrel-2000T/A | 壁掛式安裝 標(biāo)配一路485接口、一路以太網(wǎng)口 自帶蜂鳴器告警 柜體尺寸480*420*200（單位mm） |
| Acrel-2000T/B | 硬件：內(nèi)存4G，硬盤128G，以太網(wǎng)口 顯示器：12寸，分辨率800*600 操作系統(tǒng)：Windows7 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)：MicrosoftSQLServer2008R2 可選Web平臺(tái)/APP服務(wù)器 柜體尺寸為480*420*200（單位mm) | |
顯示終端 |
| ATP007 ATP010 | DC24V供電；一路上行RS485接口；一路下行RS485接口； 可接收20個(gè)ATC200/1個(gè)ATC400/1個(gè)ATC450-C。 |
| ARTM-Pn | 面框96*96*17mm，深度65mm；開孔92*92mm； AC85-265V或DC100-300V供電； 一路上行RS485接口，Modbus協(xié)議； 可接收60個(gè)ATE100/200/300/400；配套ATC200/300/450。 | |
| ASD320 ASD300 | 面框237.5*177.5*15.3mm，深度67mm；開孔220*165mm； AC85-265V或DC100-300V供電； 一路上行RS485接口，Modbus協(xié)議； 可接收12個(gè)ATE100/200/300/400；配套ATC200/300/450。 | |
智能溫度巡檢儀 |
| ARTM-8 | 開孔88*88mm嵌入式按照； AC85-265V或DC100-300V供電； 一路上行RS485接口，Modbus協(xié)議； 可接入8路PT100傳感器，適用于低壓開關(guān)柜電氣接點(diǎn)、變壓器繞組、點(diǎn)擊繞組等場(chǎng)合的測(cè)溫； |
| ARTM-24 | 35MM導(dǎo)軌安裝； AC85-265V或DC100-300V供電； 一路上行RS485接口，Modbus協(xié)議； 24路NTC或PT100、1路溫濕度測(cè)溫、2路繼電器告警輸出，用于低壓電氣接點(diǎn)、變壓器繞組、點(diǎn)擊繞組等場(chǎng)所測(cè)溫； | |
無線收發(fā)器 |
| ATC450-C | 可接收60個(gè)ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數(shù)據(jù)。 |
| ATC600 | ATC600有兩種規(guī)格；ATC600-C可接收240個(gè)ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數(shù)據(jù)。ATC600-Z做中繼透?jìng)鳌?/p> | |
電池型無線測(cè)溫傳感器 |
| ATE100M | 電池供電，壽命≥5年；-50℃~+125℃； 精度±1℃；470MHz，空曠距離150米； 32.4*32.4*16mm(長(zhǎng)*寬*高)。 |
| ATE200 | 電池供電，壽命≥5年；-50℃~+125℃； 精度±1℃；470MHz，空曠距離150米； 35*35*17mm，L=330mm(長(zhǎng)*寬*高，三色表帶)。 | |
| ATE200P | 電池供電，壽命≥5年；-50℃~+125℃； 精度±1℃；470MHz，空曠距離150米,防護(hù)等級(jí)IP68；35*35*17mm，L=330mm(長(zhǎng)*寬*高，三色表帶)。 | |
CT取電型無線測(cè)溫傳感器 |
| ATE400 | CT感應(yīng)取電，啟動(dòng)電流≥5a；-50℃~125℃；精度±1℃470MHz，空曠距離150米； 合金片固定、取電；三色外殼；25.82*20.42*12.8mm(長(zhǎng)*寬*高)。 |
有線溫度傳感器 |
| PT100 | 用于低壓接點(diǎn)測(cè)溫時(shí)，具體封裝、精度、線制、線材、線長(zhǎng)與供應(yīng)商聯(lián)系； 用于變壓器、電機(jī)繞組測(cè)溫時(shí)，建議變壓器或電機(jī)內(nèi)部預(yù)埋好Pt100 |
| NTC | 用于低壓接點(diǎn)測(cè)溫時(shí)，具體封裝、精度、線制、線材、線長(zhǎng)與供應(yīng)商聯(lián)系； 用于變壓器、電機(jī)繞組測(cè)溫時(shí)，建議變壓器或電機(jī)內(nèi)部預(yù)埋好 |
5結(jié)束語
為了確保電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，就必須要高中重視高壓開關(guān)柜中的溫度在線監(jiān)測(cè)，進(jìn)行有針對(duì)性的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從而讓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠發(fā)揮出正常的作用，保證高壓開關(guān)柜中的溫度適中保持在合理范圍之內(nèi)，避免發(fā)生各種事故，影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。
參考文獻(xiàn)
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